1、专题六 选考模块第12讲 分子动理论气体及热力学定律(选修33)1(2013浙江自选模块，13)一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与温度T的关系如图6128所示图中TA、VA和TD为已知量图6128(1)从状态A到B，气体经历的是_过程(填“等温”、“等容”或“等压”)；(2)从B到C的过程中，气体的内能_(填“增大”、“减小”或“不变”)；(3)从C到D的过程中，气体对外_(填“做正功”、“做负功”或“不做功”)，同时_(填“吸热”或“放热”)；(4)气体在状态D时的体积VD_.解析题目中给出了四个不同状态的体积和温度(1)AB过程，体积不变，是等容过程(
2、2)BC过程，体积减小，说明外界对气体做功，但气体的温度不变，所以气体的内能也不变，说明此过程放热(3)CD过程，气体的体积减小、温度降低，说明外界对气体做正功(或者说气体对外界做负功)，且气体的内能减小，是放热过程(4)由理想气体状态方程知，由题图知，DA过程是等压过程，则有，得VDVA.答案(1)等容(2)不变(3)做负功放热(4)VA2(1)下列说法正确的是()A液面中颗粒越大，撞击的分子越多，布朗运动越明显B热传递是改变物体内能的方式之一，在这个过程中不会发生内能与其他能量的转变C单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点D“用油膜法估测分子的大小”的实验中油酸分子直径等于纯油酸
3、体积除以相应油酸膜的面积F理想气体在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比(2)如图6129所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再从状态B变化到状态C.已知状态A的温度为480 K.求气体在状态C时的温度；试分析从状态A变化到状态B的整个过程中气体是从外界吸收热量还是放出热量图6129解析(2)A、C两状态体积相等，则有得TCTA K160 K.由理想气体状态方程得得TBTA K480 K.由此可知A、B两状态温度相同，故A、B两状态内能相等即从AB，U0又因为从AB，体积增大，对外做功W0，吸热答案(1)BD(2)160 K吸热3(1)人类对自然的认识是从宏观到微观不断深入的过程
4、，以下说法正确的是_A液体的分子势能与体积有关B晶体的物理性质都是各向异性的C温度升高，每个分子的动能都增大D露珠呈球状是由于液体表面张力的作用(2)气体温度计结构如图61210所示玻璃测温泡A内充有理想气体，通过细玻璃管B和水银压强计相连开始时A处于冰水混合物中，左管C中水银面在O点处，右管D中水银面高出O点h114 cm，后将A放入待测恒温槽中，上下移动D，使C中水银面仍在O点处，测得D中水银面高出O点h244 cm.(已知外界大气压为1个标准大气压，1标准大气压相当于76 cmHg)图61210求恒温槽的温度此过程A内气体内能_(填“增大”或“减小”)，气体不对外做功，气体将_(填“吸热
5、”或“放热”)解析(1)分子势能与分子间距有关，选项A正确；晶体分为单晶体和多晶体、单晶体的物理性质具有各向异性，而多晶体具有各向同性，选项B错误；温度升高，分子平均动能增大，但每个分子的动能不一定增大，选项C错误；露珠呈球状就是因为液体表面张力的作用，选项D正确(2)设恒温槽的温度为T2，由题意知T1273 KA内气体发生等容变化根据查理定律得：，p1p0ph1，p2p0ph2联立以上各式，代入数据得：T2364 K(或91 )增大；吸热答案(1)AD(2)91 增大吸热4(2013江苏卷，12A)如图61211所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A.其中，AB
6、和CD为等温过程，BC和DA为绝热过程(气体与外界无热量交换)这就是著名的“卡诺循环”图61211(1)该循环过程中，下列说法正确的是_AAB过程中，外界对气体做功BBC过程中，气体分子的平均动能增大CCD过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多DDA过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化(2)该循环过程中，内能减小的过程是_(选填“AB”、“BC”、“CD”或“DA”)若气体在AB过程中吸收63 kJ的热量，在CD过程中放出38 kJ的热量，则气体完成一次循环对外做的功为_kJ.(3)若该循环过程中的气体为1 mol，气体在A状态时的体积为10 L，在B状态时压强为A状态时的.求气体
7、在B状态时单位体积内的分子数(已知阿伏加德罗常数NA6.01023 mol1，计算结果保留一位有效数字)解析(1)由理想气体状态方程和热力学第一定律分析，AB为等温过程，内能不变，气体的体积增大，气体对外做功，A错；BC过程为绝热过程，体积增大对外做功，因此内能减小，气体分子的平均动能减小，B错；CD为等温过程，体积减小，分子数密度减小，单位时间内碰撞单位面积的分子数增多，C项正确； DA为绝热过程，体积减小，外界对气体做功内能增大，温度升高，因此气体分子的速率分布曲线变化，D错(2)在以上循环过程中，内能减少的过程是BC.热力学第一定律，UQW得W25 kJ(3)等温过程pAVApBVB，解
8、得VB15 L，单位体积内分子数n，解得n41025m3.答案(1)C(2)BC25(3)41025 m35(1)下列说法正确的是_A物体体积膨胀时，分子间距增大，分子势能也增大B物体温度升高，分子平均动能不一定增大C随着科学技术水平的提高第一类永动机一定能制成D绝热气体膨胀过程中，气体内能一定减少(2)对于一定质量的理想气体，以p、V、T三个状态参量中的两个为坐标轴建立直角坐标系，在坐标系上描点直观地表示这两个参量的数值如图61212甲、乙所示，两个坐标系中，两个点分别表示相同质量的某种理想气体的两个状态根据坐标系中不同点的位置来比较第三个参量的大小图61212pT图象中(图甲)A、B两个状
9、态，_状态体积小pV图象中(图乙)E、F两个状态，_状态温度低(3)已知铜的摩尔质量为6.4102 kg/mol，密度为8.9103 kg/m3，阿伏加德罗常数为6.01023 mol1.若每个铜原子可提供1个自由电子，试估算铜导体中自由电子的数密度解析(1)体积增大，分子势能不一定增大，故A选项错误；温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能一定增大，故B选项错误；C选项违背了热力学第二定律，故C选项错误；由热力学第一定律，绝热过程体积膨胀气体对外做功，气体内能一定减小，故D选项正确(2)题图甲中的倾斜直线为等容线，斜率越小，体积越大，所以VBVA；题图乙中的双曲线为等温线，离原点越远
10、，温度越高，所以TE TF.(3)1 m3铜中铜原子的物质的量为n mol1.4105 mol1 m3铜中的铜原子数为NnNA1.41056.010238.41028由每个铜原子能提供1个自由电子可知，1 m3铜中含有的自由电子数N电N故铜导体中自由电子的数密度为电8.41028 个/m3.答案(1)D(2)AF8.41028个/m36(1)以下说法中正确的是_A分子间的距离增大时，分子间的引力增大、斥力减小B物体的温度升高时，其中的每个分子的动能都将增大C物体吸热时，它的内能不一定增加D晶体有固定熔点，而非晶体没有 (2)利用油膜法估测油酸分子直径的大小时，用滴管将体积分数为0.05%的油酸
11、酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL酒精油酸溶液时的滴数N；则每滴油酸溶液中含有的油酸体积为_ mL，将n滴油酸酒精溶液滴到水面上，测得油酸薄膜的面积为S cm2；则单个油酸分子的直径为_ cm.(3)如图61213中A、B气缸的长度和截面积均为30 cm和20 cm2，C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门整个装置均由导热材料制成起初阀门关闭，A内有压强pA2.0105 Pa的氮气B内有压强pB1.0105 Pa的氧气阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡求：图61213活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；活塞C移动过程中A中气体是吸热还是放热(简要说明理由)(
12、假定氧气和氮气均为理想气体，连接气缸的管道体积可忽略)解析(1)分子间距增大时，分子间的引力与斥力都减小；由于分子运动的无规则性，温度升高时，不是每个分子的动能都增加；物体吸热的同时对外做功，且做的功等于吸的热，则它的内能不变；通过做功，热量可以从低温物体传到高温物体(2)单个油酸分子的直径等于油膜的厚度，每滴油酸溶液的体积为 mL，每滴油酸溶液中含有的油酸体积为0.05% mL，油膜的体积为V0.05%n mL，则分子的直径(即油膜的厚度)为D(cm)(3)由玻意耳定律，对A部分气体有pALSp(Lx)S，对B部分气体有pBLSp(Lx)S代入相关数据解得p1.5105 Pa，x10 cm活塞C向右移动的过程中A中气体对外做功，而气体发生等温变化，内能不变，故A中气体从外界吸热答案(1)CD(2)0.05%(3)1.5105 Pa吸热，因为对外做功